JP2011038922A - Light detection chip, and light detection device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光検出用チップに関する。より詳細には、遺伝子発現解析、感染症検査、またSNP解析等の遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに供せられる光検出用チップおよび該光検出用チップを用いた光検出装置に関する。 The present invention relates to a light detection chip. More specifically, the present invention relates to a photodetection chip used for gene expression analysis, infectious disease testing, gene analysis such as SNP analysis, protein analysis, cell analysis, and the like, and a photodetection device using the photodetection chip.
近年、医療分野、創薬分野、臨床検査分野、食品分野、農業分野、工学分野、法医学分野、犯罪鑑識分野などの様々な分野で、遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに関する技術研究が広く進められている。特に最近では、核酸やタンパク質、細胞などの検出や解析など各種の反応を、チップに設けられたマイクロスケールの流路やウエル内で行うラボ・オン・チップの技術開発や実用化が進められており、生体分子などを簡便に計測する手法として注目を集めている。 In recent years, research on gene analysis, protein analysis, cell analysis, etc. has been widely promoted in various fields such as medical field, drug discovery field, clinical inspection field, food field, agriculture field, engineering field, forensic field, criminal field. It has been. In recent years, the development and practical application of lab-on-chip technology has been promoted, in which various reactions such as detection and analysis of nucleic acids, proteins, cells, etc. are performed in micro-scale channels and wells provided on the chip. Therefore, it is attracting attention as a method for easily measuring biomolecules.
このようなチップに設けられたマイクロスケールの流路やウエル内で行うラボ・オン・チップの技術において、混合、反応、分離精製、検出などの対象となるサンプルは、非常に微量である。そのため、効率的に検出や解析を行うためには、用いるチップや検出・解析方法などに様々な工夫を行う必要がある。 In a lab-on-chip technique performed in a microscale flow path or well provided in such a chip, the amount of samples to be mixed, reacted, separated, purified, detected, etc. is very small. For this reason, in order to perform detection and analysis efficiently, it is necessary to devise various techniques for the chip to be used and the detection / analysis method.
例えば、特許文献1では、試薬が熱溶解性結合剤と混合されてマイクロ流路内の所定位置に担架され、被検査液の導入時温度からの昇温により熱溶解性結合剤が担架されている所定位置で溶解を開始することで、溶解処理、混合処理を効率よく実施でき、更に、その後の反応処理や分析処理を同一位置で実施可能なため、マイクロ流路上の処理位置の削減により、小型化や、製造コストの低減を図ることができるマイクロ流路チップが提案されている。
For example, in
特許文献2では、1)蛍光プローブ分子及び生分子を準備する工程、2)ラボオンアチップ(Lab−on−a−chip)のマイクロチャンネルに蛍光プローブ分子及び生分子を注入して複合体を形成させる工程、3)前記複合体に偏光を照射して蛍光偏光を測定する工程、及び4)前記蛍光偏光を定量化して蛍光偏光度を決定する工程を行うことで、既存の方法に比べて1/100程度の少量の試料を使用した分析が可能な蛍光偏光測定方法が提案されている。 In Patent Document 2, 1) a step of preparing a fluorescent probe molecule and a biomolecule, 2) a fluorescent probe molecule and a biomolecule are injected into a microchannel of a lab-on-a-chip to form a complex. 3) irradiating the composite with polarized light and measuring fluorescence polarization; and 4) quantifying the fluorescence polarization and determining the fluorescence polarization degree. A method for measuring fluorescence polarization capable of analysis using a small amount of sample of about 100/100 has been proposed.
特許文献3では、第1の電極を具備する核酸調製部と、該核酸調製部に試料流体を流入するための試料流入部と、該核酸調製部と流路によって連通した第2の電極を具備する反応部と、該反応部に薬液を流入するための薬液流入部と、該反応部から流体を流出させる流出部と、前記第一及び第2の電極と接続した制御回路と、前記第2の電極と接続した検出回路とを、一つの基板100上に具備することにより、核酸の複製や合成、反応及び検出等を、一つの基板上で行うことが可能なラボ・オン・チップが提案されている。 In Patent Document 3, a nucleic acid preparation unit including a first electrode, a sample inflow unit for allowing a sample fluid to flow into the nucleic acid preparation unit, and a second electrode communicated with the nucleic acid preparation unit by a flow path are provided. A reaction part that conducts, a chemical solution inflow part for allowing a chemical solution to flow into the reaction part, an outflow part that causes a fluid to flow out from the reaction part, a control circuit connected to the first and second electrodes, and the second Providing a lab-on-a-chip capable of performing nucleic acid replication, synthesis, reaction, detection, etc. on a single substrate by providing a detection circuit connected to the electrodes on a single substrate 100 Has been.
特許文献4では、作用電極、参照電極、及び対抗電極からなる検出電極と、薄膜トランジスタと、を備えることにより、軽薄短小、高性能、かつ低コストのバイオセンシングデバイスを実現可能であり、インクジェットヘッド部を備えたバイオセンサに着脱可能なバイオチップが提案されている。 In Patent Document 4, a thin, thin, high-performance, and low-cost biosensing device can be realized by including a detection electrode composed of a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, and a thin film transistor. There has been proposed a biochip that can be attached to and detached from a biosensor equipped with the above.
サンプルからの各種検出などは、ラボ・オン・チップ内に導入されたサンプルへ光照射を行うことにより、サンプル中から発せられた蛍光などの光を検出することで行われるのが一般的である。前述の通り、ラボ・オン・チップの技術分野においては、様々な工夫がなされているが、検出効率を高めて分析・解析精度を向上させるためには、微量なサンプルからの光検出を、如何に効率的に行うかが重要である。 Various types of detection from samples are generally performed by detecting light such as fluorescence emitted from the sample by irradiating the sample introduced into the lab-on-chip with light. . As described above, various efforts have been made in the technical field of lab-on-a-chip, but in order to improve the detection efficiency and improve the analysis and analysis accuracy, how to detect light from a very small amount of sample? It is important to do it efficiently.
しかしながら、サンプルから発せられる蛍光などの光は、360度方向に発せられるため、微量なサンプルから効率的に光を検出することは難しい場合が多い。また、励起光やサンプル中に含まれる物質から発せられる自家蛍光などの影響により、目的の蛍光のみを効率的に検出することは難しい。実際、一般的な光検出装置においては、サンプルから発せられる蛍光のうち、約5%程度しか検出できないのが実情である。 However, since light such as fluorescence emitted from a sample is emitted in a 360-degree direction, it is often difficult to efficiently detect light from a small amount of sample. Moreover, it is difficult to efficiently detect only target fluorescence due to the influence of excitation light or autofluorescence emitted from a substance contained in a sample. Actually, in a general light detection apparatus, only about 5% of fluorescence emitted from a sample can be detected.
そこで、本発明では、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能な技術を提供することを主目的とする。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a technique capable of efficiently detecting light from a very small amount of sample.
本願発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、光検出に用いるためのチップの構成に着目することにより、微量なサンプルからの効率的な光検出に成功し、本発明を完成させるに至った。 As a result of earnest research to solve the above problems, the present inventors have succeeded in efficient light detection from a very small amount of sample by paying attention to the configuration of a chip for use in light detection. The invention has been completed.
即ち、本発明では、まず、サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
該検出領域を介して、前記蛍光を検出する方向と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出用チップを提供する。
本発明に係る光検出用チップは、検出領域を介して蛍光を検出する方向と対向する位置に光反射手段を有しているため、サンプルから発せられた蛍光のうち、蛍光を検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光を反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。
本発明に係る光検出用チップに備える光反射手段は、サンプルから発せられた蛍光を反射させることができればその具体的構成は特に限定されないが、例えば、複数の前記検出領域に対して複数配置することも可能である。
本発明に係る光検出用チップに用いることができる光反射手段の具体的形状は特に限定されないが、例えば、凹面形状または平面形状を有する光反射手段を用いることができる。
また、本発明に係る光検出用チップには、サンプルへ照射される光を透過し、サンプル中から発せられる蛍光を反射する光反射手段を用いることもできる。
更に、本発明に係る光検出用チップには、サンプルへ照射される光を透過せず、サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段を更に備えることも可能である。
That is, in the present invention, first, a plurality of detection regions in which fluorescence emitted from the sample by light irradiation to the sample is detected, and
A light reflecting means disposed at a position opposite to the direction of detecting the fluorescence via the detection region;
Is provided with at least a light detection chip.
Since the light detection chip according to the present invention has the light reflecting means at a position opposite to the direction in which the fluorescence is detected via the detection region, the direction of detecting the fluorescence out of the fluorescence emitted from the sample It is possible to reflect fluorescence scattered in the opposite direction and guide it in the fluorescence detection direction.
The light reflection means provided in the light detection chip according to the present invention is not particularly limited in its specific configuration as long as it can reflect the fluorescence emitted from the sample. For example, a plurality of light reflection means are arranged for a plurality of the detection regions. It is also possible.
Although the specific shape of the light reflection means that can be used in the light detection chip according to the present invention is not particularly limited, for example, a light reflection means having a concave shape or a planar shape can be used.
Further, the light detection chip according to the present invention can also use a light reflecting means that transmits light irradiated to the sample and reflects fluorescence emitted from the sample.
Furthermore, the light detection chip according to the present invention may further include a light transmission control unit that does not transmit the light irradiated to the sample but transmits the fluorescence emitted from the sample.
本発明では、次に、サンプルへの光照射を行う光照射手段と、
該光照射手段からの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記蛍光を検出する光検出手段と、
前記検出領域を介して前記光検出手段と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出装置を提供する。
本発明に係る光検出装置の光照射手段と検出領域の間には、集光レンズを備えることも可能である。
本発明に係る光検出装置には、光照射手段、光反射手段、光検出手段、集光レンズは、複数の検出領域に対して少なくとも一つ備えていればよいが、複数の検出領域に対して複数配置することも可能である。
本発明に係る光検出装置に用いることができる光反射手段の具体的形状は特に限定されないが、例えば、凹面形状または平面形状を有する光反射手段を用いることができる。
また、本発明に係る光検出装置には、サンプルへ照射される光を透過し、サンプル中から発せられる蛍光を反射する光反射手段を用いることもできる。
更に、本発明に係る光検出装置には、サンプルへ照射される光を透過せず、サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段を更に備えることも可能である。
In the present invention, next, light irradiation means for irradiating the sample with light,
A plurality of detection regions in which fluorescence emitted from the sample by light irradiation from the light irradiation means is detected;
A light detection means for detecting the fluorescence;
A light reflecting means disposed at a position facing the light detecting means via the detection region;
Is provided with at least.
A condensing lens may be provided between the light irradiation means and the detection region of the light detection device according to the present invention.
The light detection device according to the present invention may include at least one light irradiation means, light reflection means, light detection means, and condenser lens for a plurality of detection areas. It is also possible to arrange a plurality of them.
Although the specific shape of the light reflection means that can be used in the light detection device according to the present invention is not particularly limited, for example, a light reflection means having a concave shape or a planar shape can be used.
Moreover, the light detection device according to the present invention can use a light reflecting means that transmits the light irradiated to the sample and reflects the fluorescence emitted from the sample.
Furthermore, the light detection apparatus according to the present invention may further include a light transmission control unit that does not transmit the light irradiated to the sample but transmits the fluorescence emitted from the sample.
本発明に係る光検出用チップは、検出領域を介して蛍光を検出する方向と対向する位置に光反射手段を備えているため、サンプルから発せられた蛍光のうち、蛍光を検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光を反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。そのため、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。 Since the light detection chip according to the present invention includes the light reflecting means at a position opposite to the fluorescence detection direction via the detection region, the fluorescence detection direction is opposite to the fluorescence detection direction. It is possible to reflect the fluorescence scattered in the direction and guide it in the fluorescence detection direction. Therefore, it is possible to detect light efficiently from a very small amount of sample, and it is possible to improve analysis accuracy and analysis accuracy.
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
1.光検出用チップ1
(1)検出領域11
(2)光反射手段12
(3)光透過制御手段13
2.光検出装置10
(1)光照射手段101
(2)光検出手段102
(3)集光レンズ103a、103b
(4)光学フィルター104a、104b
(5)アパーチャー105a、105b、隔壁
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example of a typical embodiment of the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed narrowly. The description will be given in the following order.
1.
(1)
(2) Light reflecting means 12
(3) Light transmission control means 13
2.
(1) Light irradiation means 101
(2) Light detection means 102
(3) Condensing
(4)
(5)
<1.光検出用チップ1>
図1は、本発明に係る光検出用チップ1の第1実施形態を模式的に示す断面模式図である。本発明に係る光検出用チップ1は、(1)検出領域11と、(2)光反射手段12と、を少なくとも備えるチップである。また、必要に応じて、(3)光透過制御手段13を備えることも可能である。
<1.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a first embodiment of a
本発明に係る光検出用チップ1を形成する素材は特に限定されず、通常、バイオアッセイ用チップなどの光検出用チップに用いることが可能な素材を自由に選択して用いることができる。本発明では特に、光検出用に用いるため、光透過性を有するポリカーボネート、ポリオレフィン系、シクロオレフィン系、アクリル系などのプラスチック樹脂、PDMS(polydimethylsiloxane)などのシリコン系樹脂、ガラス等の基板を用いることが好ましい。
The material for forming the
以下、本発明に係る光検出用チップ1に設けられた各手段などについて、それぞれ詳細に説明する。
Hereinafter, each means provided in the
(1)検出領域11
検出領域11は、検出対象となるサンプルが存在し、該サンプルへの光照射(励起光E)によってサンプル中から発せられる蛍光Fの検出が行われる領域である。本発明に係る光検出用チップ1における検出領域11は、サンプルへの光照射(励起光E)によってサンプル中から発せられる蛍光Fの検出が行うことができる領域であれば、その具体的構成は特に限定されないが、例えば、図1に示す第1実施形態のように、ウエルW中に検出領域11を設けることができる。また、例えば、図2に示す第2実施形態のように、流路C中に検出領域11を設けることも可能である。なお、図2に示す第2実施形態では、一つの流路C中に複数の検出領域11を設けているが、これに限らず、一つの流路Cに対して一つの検出領域11を設けることも自由である。
(1)
The
また、図3に示す第3実施形態のように、基板T内にウエルWと流路Cとを組み合わせて設け、ウエルW中や流路C中に検出領域11(図示せず)を複数設けることも可能である。 Further, as in the third embodiment shown in FIG. 3, a well W and a flow path C are provided in combination in the substrate T, and a plurality of detection regions 11 (not shown) are provided in the well W and the flow path C. It is also possible.
検出領域11を流路C中に設ける場合、流路Cの流路幅、流路深さ、流路断面形状も特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、流路幅1mm以下のマイクロ流路なども、本発明に係る光検出用チップ1に用いることが可能である。
When the
検出領域11は、蛍光検出を行うだけでなく、例えば、核酸増幅、ハイブリダイゼーション、核酸、タンパク質、細胞などの物質間相互作用などが進行する反応場として用いることも可能である。また、図2に示す第2実施形態のように、流路C中に検出領域11を設ける場合には、流路C中でサンプルを移動させながら各反応を進行させ、所定の位置に到達した時点で蛍光検出を行うことも可能である。また、図3に示す第3実施形態のように、基板T内にウエルWと流路Cとを組み合わせて設ける場合、流路C中でサンプルを移動させながら各反応を進行させ、所定のウエルWに到達した時点で蛍光検出を行ったり、ウエルW内で各反応を進行させ、流路C中でサンプルを移動させながら蛍光検出を行ったりすることも可能である。
The
なお、各検出領域11へのサンプルの導入は、特に限定されず公知の方法を自由に用いることが可能である。例えば、図3に示す第3実施形態のように、基板T上に各ウエルWへ通じる流路Cを形成し、流路Cを通じて各検出領域11(図示せず)へサンプルを導入することができる。
The introduction of the sample into each
(2)光反射手段12
光反射手段12は、サンプル中から発せられる蛍光Fを反射する手段であり、検出領域11を介して、蛍光Fを検出する方向(蛍光検出方向D)と対向する位置に配置する。
(2) Light reflecting means 12
The light reflecting means 12 is a means for reflecting the fluorescence F emitted from the sample, and is disposed at a position facing the direction in which the fluorescence F is detected (fluorescence detection direction D) via the
サンプル中から発せられる蛍光Fは、360度方向に発せられるため、蛍光Fを取得する方向(蛍光検出方向D)と逆方向に発せられた光は、検出されることなく散乱してしまう。そのため、従来の光検出用チップを用いた光検出においては、微量なサンプルから効率的に光を検出することは難しかった。しかし、本発明に係る光検出用チップには、検出領域11を介して蛍光Fを取得する方向(蛍光検出方向D)と対向する位置に、光反射手段12を設けているため、蛍光Fを取得する方向(蛍光検出方向D)と逆方向に発せられた蛍光Fを反射させることにより、従来よりも多くの蛍光Fを検出することが可能である。その結果、微量なサンプルからも効率的に蛍光Fを検出することができ、分析精度および解析精度を向上させることができる。 Since the fluorescence F emitted from the sample is emitted in the direction of 360 degrees, the light emitted in the direction opposite to the direction in which the fluorescence F is acquired (fluorescence detection direction D) is scattered without being detected. Therefore, in light detection using a conventional light detection chip, it has been difficult to efficiently detect light from a small amount of sample. However, since the light detection chip according to the present invention is provided with the light reflecting means 12 at a position facing the direction in which the fluorescence F is acquired via the detection region 11 (fluorescence detection direction D), By reflecting the fluorescence F emitted in the direction opposite to the acquisition direction (fluorescence detection direction D), it is possible to detect more fluorescence F than before. As a result, the fluorescence F can be efficiently detected from a very small amount of sample, and the analysis accuracy and analysis accuracy can be improved.
本発明に係る光検出用チップ1に備える光反射手段12は、サンプルから発せられた蛍光Fを反射させることができればその具体的構成は特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、図1に示す第1実施形態や図2に示す第2実施形態のように、複数の検出領域11に対して、複数の光反射手段12を配置することが可能である。また、例えば、図4に示す第4実施形態のように、複数の検出領域11に対して、1つの光反射手段12を配置することも可能である。
The light reflecting means 12 included in the
本発明に係る光検出用チップ1に用いることができる光反射手段12の具体的形状も、サンプルから発せられた蛍光Fを反射させることができれば特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、図1に示す第1実施形態や図2に示す第2実施形態に用いている球面反射鏡や、図4に示す第4実施形態に用いている非球面反射鏡などの凹面形状のものを用いることができる。また、例えば、図5に示す第5実施形態のように、平面形状の反射鏡などを用いることもできる。
The specific shape of the light reflecting means 12 that can be used in the
本発明に係る光検出用チップ1に用いる光反射手段12として、サンプルへ照射される光(励起光E)は透過し、サンプル中から発せられる蛍光Fは反射するものを用いれば、図6示す第6実施形態のように、光照射と光検出を、逆方向から行うことが可能となる。このように、光照射と光検出を、検出領域11を介して逆方向から行うことで、光照射に用いる光照射手段101や、蛍光検出に用いる光検出手段102(図示せず)を、より自由な構成で配置させることができる。
As the light reflecting means 12 used in the
(3)光透過制御手段13
光透過制御手段13は、サンプルへ照射される光(励起光E)は透過せず、サンプル中から発せられる蛍光Fは透過する手段である。本発明に係る光検出用チップ1には必須ではないが、光透過制御手段13を設けることで、SN比をより向上させることが可能である。
(3) Light transmission control means 13
The light
光透過制御手段13の具体的な配置方法としては、例えば、図7に示す第7実施形態のように、光照射と光検出を同じ方向から行う場合には、検出領域11と光反射手段12との間に配置することが好ましい。また、例えば、図8に示す第8実施形態のように、光照射と光検出を、検出領域11を介して逆方向から行う場合には、検出領域11の蛍光検出方向側へ、光透過制御手段13を配置することが好ましい。
As a specific arrangement method of the light transmission control means 13, for example, in the case where light irradiation and light detection are performed from the same direction as in the seventh embodiment shown in FIG. 7, the
このように光透過制御手段13を配置することで、励起光Eの蛍光検出方向への散乱を防止することが可能である。その結果、励起光Eによるノイズを減少させることができ、SN比の向上を実現することができる。 By arranging the light transmission control means 13 in this way, it is possible to prevent scattering of the excitation light E in the fluorescence detection direction. As a result, noise due to the excitation light E can be reduced, and an improvement in the SN ratio can be realized.
<2.光検出装置10>
図9は、本発明に係る光検出装置10の第1実施形態を模式的に示す模式概念図である。本発明に係る光検出装置10は、(1)光照射手段101と、検出領域11と、(2)光検出手段102と、光反射手段と、を少なくとも備える装置である。また、必要に応じて、(3)集光レンズ103、(4)光学フィルター104、(5)アパーチャー105、隔壁などを備えることも可能である。以下、各構成について、詳細に説明する。なお、検出領域11、光反射手段12については、前述の光検出用チップ1と同様のため、ここでは説明を省略する。
<2.
FIG. 9 is a schematic conceptual view schematically showing the first embodiment of the
(1)光照射手段101
光照射手段101は、サンプルへ励起光Eを照射するための手段である。
(1) Light irradiation means 101
The light irradiation means 101 is means for irradiating the sample with excitation light E.
本発明に係る光検出装置10において、光照射手段101の具体的配置方法は、サンプルへの光照射が可能であれば特に限定されず、自由に配置することが可能である。例えば、図9に示す第1実施形態のように、各検出領域11に対応して複数の光照射手段101を配置することができる。このように複数の光照射手段101を配置することで、例えば、各検出領域11に対して、それぞれ異なる波長の励起光Eを照射することで、同時に各種検出を行うことが可能である。
In the
また、例えば、図示しないが、複数の検出領域11に対して1つの光照射手段101を設け、光照射手段101を走査させることで、各検出領域11に対して励起光Eを照射可能な構成にすることも可能である。
For example, although not shown, one
本発明に係る光検出装置10の光照射手段101に用いることができる光照射方法は、特に限定されず、公知の光照射方法を自由に選択して用いることができる。例えば、LED(Light Emitting Diode)、半導体レーザー、EL照明などを用いた光照射方法を1種または2種以上自由に選択して用いることが可能である。
The light irradiation method that can be used for the light irradiation means 101 of the
光照射手段101を各検出領域11に対応して複数配置する場合、光照射手段101での光照射は、一括で点灯させ、後述する光検出手段102を用いて一括で検出することにより、シグナル取得時間を短縮することができる。あるいは、各光照射手段101を、高速で順次点灯させることで、隣接する光照射手段101からのノイズを抑制することも可能である。
When a plurality of light irradiation means 101 are arranged corresponding to each
(2)光検出手段102
光検出手段102は、サンプル中から発せられる蛍光Fを検出するための手段である。
(2) Light detection means 102
The light detection means 102 is a means for detecting the fluorescence F emitted from the sample.
本発明に係る光検出装置10において、光検出手段102の具体的配置方法は、サンプル中から発せられた蛍光Fの検出が可能であれば特に限定されず、自由に配置することが可能である。例えば、図9に示す第1実施形態のように、各検出領域11に対応して複数の光検出手段102を配置することができる。このように複数の光検出手段102を配置することで、各検出領域11に存在するサンプル中から発せられた蛍光Fを同時に検出することが可能である。
In the
また、例えば、図示しないが、複数の検出領域11に対して1つの光検出手段102を設け、光検出手段102を走査させることで、各検出領域11に存在するサンプル中から発せられた蛍光Fを検出可能な構成にすることも可能である。
Further, for example, although not shown, the fluorescence F emitted from the sample existing in each
また、本発明に係る光検出装置10では、光検出手段102を、検出領域11を介して光照射手段101と対向する位置に配置することが好ましい。光照射手段101と光検出手段102を、検出領域11を介して逆側に配置することで、光照射手段101や光検出手段102を、より自由な構成で配置させることができる。
In the
本発明に係る光検出装置10の光検出手段102に用いることができる検出方法は、特に限定されず、公知の光検出方法を自由に選択して用いることができる。例えば、PD(Photo Diode)、電荷結合素子(CCD)、Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)、などのエリア撮像素子を用いた方法、複数の光検出器をアレイ状に並べた、いわゆるマルチチャンネル光検出器を用いた方法などを採用することができる。
The detection method that can be used for the light detection means 102 of the
(3)集光レンズ103a、103b
図9に示す第1実施形態では、光照射手段101からの光の集光のために、各光照射手段101と各検出領域11との間に、複数の励起用集光レンズ103aを配置している。本発明に係る光検出装置10では、この励起用集光レンズ103aは必須のものではないが、本実施形態のように励起用集光レンズ103aを設ければ、検出領域11内のサンプルに対して、より正確な光照射を行うことが可能である。
(3) Condensing
In the first embodiment shown in FIG. 9, a plurality of
また、本実施形態では、各検出領域11内のサンプル中から発せられた蛍光Fを光検出手段102に集光するために、各検出領域11と各光検出手段102との間に、複数の受光用集光レンズ103bを配置している。本発明に係る光検出装置10では、この受光用集光レンズ103bも必須のものではないが、本実施形態のように受光用集光レンズ103bを設ければ、蛍光F等のシグナルをより高めることができる。その結果、SN比の向上を図ることが可能である。
Further, in the present embodiment, in order to condense the fluorescence F emitted from the sample in each
(4)光学フィルター104a、104b
図10は、本発明に係る光検出装置10の第2実施形態を模式的に示す模式概念図である。本実施形態では、各光照射手段101と各検出領域11との間に、励起用光学フィルター104aを設けている。本発明に係る光検出装置10では、この励起用光学フィルター104aは必須のものではないが、本実施形態のように励起用光学フィルター104aを設ければ、各検出領域11に、所望の波長の励起光を選択的に照射することができる。
(4)
FIG. 10 is a schematic conceptual view schematically showing the second embodiment of the
また、本実施形態では、各検出領域11と各光検出手段102との間に、受光用光学フィルター104bを設けている。本発明に係る光検出装置10では、この受光用光学フィルター104bは必須のものではないが、本実施形態のように受光用光学フィルター104bを設ければ、各検出領域11中に存在するサンプル中から発せられる蛍光Fから、所望の波長の光を選択的に受光することができる。
In the present embodiment, a light receiving
(5)アパーチャー105a、105b、隔壁
図11は、本発明に係る光検出装置10の第3実施形態を模式的に示す模式概念図である。本実施形態では、各光照射手段101と各検出領域11との間に、アパーチャー105aを設けている。本発明に係る光検出装置10では、このアパーチャー105aは必須のものではないが、本実施形態のようにアパーチャー105aを設ければ、各光照射手段101から、対応する検出領域11以外の検出領域11(隣の検出領域など)への光照射を防止することができ、その結果、SN比の向上を図ることが可能である。
(5)
また、本実施形態では、各検出領域11と各光検出手段102との間にも、アパーチャー105bを設けている。本発明に係る光検出装置10では、このアパーチャー105bも必須のものではないが、本実施形態のようにアパーチャー105bを設ければ、対応する検出領域11以外の検出領域11(隣の検出領域など)からのクロストークを低減することができ、その結果、SN比の向上を図ることが可能である。
In this embodiment, an
なお、本発明に係る光検出装置10では、アパーチャー105a、105b以外に、図示しないが、レンズ間に隔壁を設けることでも、同様の効果を発揮することができる。
In the
以上説明した本発明に係る光検出用チップ1やこれを用いた光検出用装置10は、検出領域11内のサンプル中に含まれる物質の物性に関する分析・解析を行うだけでなく、例えば、流路C内に検出領域11を設け、電気泳動法と組み合わせることにより、サンプル中に含まれる物質の定量的な分析を行うことも可能である。
The
また、例えば、液状サンプルをシース流で挟み込んでフローセルを形成し、そのフローセル中を流れる物質からの蛍光強度ないし蛍光画像を、光検出手段102で取得することもできる。このようなフローセルの構造としては、フローサイトメトリー技術として広く研究開発および実用化がなされているものを用いることができる。このように、マイクロ流路C内を通流中のサンプルから光検出を行うことで、流路下流において、サンプル中の細胞や核酸などの微小粒子を、得られた情報に基づいて分取することも可能である。 Alternatively, for example, a flow sample can be formed by sandwiching a liquid sample in a sheath flow, and fluorescence intensity or a fluorescence image from a substance flowing in the flow cell can be acquired by the light detection means 102. As the structure of such a flow cell, one that has been widely researched and developed and put into practical use as a flow cytometry technique can be used. In this way, by detecting light from the sample flowing through the microchannel C, the microparticles such as cells and nucleic acids in the sample are sorted based on the obtained information downstream of the channel. It is also possible.
本発明によれば、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。 According to the present invention, light can be efficiently detected from a very small amount of sample, and analysis accuracy and analysis accuracy can be improved.
この技術を用いることで、医療分野(病理学、腫瘍免疫学、移植学、遺伝学、再生医学、化学療法など)、創薬分野、臨床検査分野、食品分野、農業分野、工学分野、法医学分野、犯罪鑑識分野、など様々な分野における分析・解析技術の向上に貢献することができる。 By using this technology, medical field (pathology, tumor immunology, transplantation, genetics, regenerative medicine, chemotherapy, etc.), drug discovery field, clinical laboratory field, food field, agricultural field, engineering field, forensic field , Can contribute to the improvement of analysis and analysis technology in various fields such as criminal forensics.
1 光検出用チップ
11 検出領域
12 光反射手段
13 光透過制御手段
10 光検出装置
101 光照射手段
102 光検出手段
103a、103b 集光レンズ
104a、104b 光学フィルター
105a、105b アパーチャー
E 励起光
F 蛍光
D 蛍光検出方向
W ウエル
C 流路
T 基板
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記検出領域を介して前記蛍光を検出する方向と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出用チップ。 A plurality of detection regions in which fluorescence emitted from the sample is detected by light irradiation to the sample; and
A light reflecting means disposed at a position facing the direction of detecting the fluorescence via the detection region;
A chip for light detection provided with at least.
サンプル中から発せられる蛍光を反射する請求項1から4のいずれか一項に記載の光検出用チップ。 The light reflecting means transmits light applied to the sample,
The light detection chip according to any one of claims 1 to 4, which reflects fluorescence emitted from a sample.
サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段が更に備えられた請求項1から5のいずれか一項に記載の光検出用チップ。 Does not transmit the light irradiated to the sample,
The light detection chip according to any one of claims 1 to 5, further comprising a light transmission control means for transmitting fluorescence emitted from the sample.
該光照射手段からの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記蛍光を検出する光検出手段と、
前記検出領域を介して前記光検出手段と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出装置。 A light irradiation means for irradiating the sample with light;
A plurality of detection regions in which fluorescence emitted from the sample by light irradiation from the light irradiation means is detected;
A light detection means for detecting the fluorescence;
A light reflecting means disposed at a position facing the light detecting means via the detection region;
A photodetection device provided with at least.
サンプル中から発せられる蛍光を反射する請求項7から14のいずれか一項に記載の光検出装置。 The light reflecting means transmits light applied to the sample,
The photodetection device according to any one of claims 7 to 14, which reflects fluorescence emitted from the sample.
サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段が更に備えられた請求項7から15のいずれか一項に記載の光検出装置。 Does not transmit the light irradiated to the sample,
The light detection device according to any one of claims 7 to 15, further comprising a light transmission control unit that transmits fluorescence emitted from the sample.
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